4.4.3 活动过程课堂实录及点评

《用LinkBoy设计石头剪刀布游戏》

基于STEAM的校本项目学习

教学设计

中山市第一中学 信息技术科 赵超鸿

一、教学目标

1、2017版新课程内容标准

（1）体验作品的创意、设计、制作、测试、运行的完整过程，形成良好的数字化学习与创新能力。

（2）初步形成以信息技术学科方法观察事物和求解问题的能力,提升计算思维与创新能力。

（3）理解并自觉践行开源的理念与知识分享的精神，培养良好的信息社会责任感。

2、知识与技能

（1）理解随机数的含义，并会在函数、域概念中理解随机函数（数学领域）。 （2）了解按钮、MAX7219屏幕的使用方法，知道图形显示器的辅助作用（技术领域）。

（3）灵活运用判断语句if对程序分支作选择（科学领域）。

3、过程与方法

（1）会使用图形编辑工具绘制石头、剪刀、布、W、L、P等点阵图（人文艺术领域）。

（2）能利用工程思想搭建石头剪刀布游戏的硬件仿真平台（工程领域）。

（3）会使用图形化指令代码编写程序（技术领域）。

4、情感态度与价值观

（1）能在信息技术环境下综合利用STEAM（科学、技术、工程、人文艺术与数学）的相关知识。

（2）理解利用信息技术解决问题的基本思路与方法。

（3）认识数字化工具在问题解决方案中的价值与作用。

二、学情分析

1、本节内容的教学对象是高中一年级学生。在“双创”热潮的土壤滋润下成长的他们，不满足于课本知识，不拘泥于学习形式，有创新头脑，享受创作过程，希望在老师引导下创作出自己的作品，在玩乐中学到知识。其次，他们能在信息技术环境下综合利用STEAM学科的相关知识，理解利用信息技术解决问题的基本思路与方法，认识数字化工具在问题解决方案中的价值与作用，具有较完整的信息意识和数字化学习和创新能力。

2、通过调查发现，学生对开源硬件特别感兴趣，知道开源给人们带来的方便，但又对电子电路等集成硬件存在恐惧心理，“又爱又恨”成为他们学习开源硬件的现状。

三、教材分析

第

1 页

共

10 页

（1）本教学属于项目学习活动，暂没有权威的教材，需要任课老师自己研发电子教材，电子教材见附件，为了使教学更有效，科组老师自发形成同课异构教学模式，促进教学有效开展。

（2）考虑开源硬件的维护工作量大，且学生容易损坏，在保证有效教学情况下，本教学使用LinkBoy仿真平台作为先期的学习，待学生对开源硬件有了充分的认识和理解，再无缝切换到Arduino开源硬件的学习。这种处理方式既保护了学生学习的积极性，又减轻教师的负担，提高课堂教学效率。

针对本校的课程安排，拟使用两节课连堂上的方式开展教学：

用时

1、了解项目情景和项目功能；

2、进行项目分析：

第一课时

(1)学会随机数的定义和使用

(2)灵活运用判断语句if对程序分支作选择

(3)使用图形编辑工具绘制石头、剪刀、布、W、L、P等点阵图

(4)学会使用MAX7219屏幕

1、进行项目规划和项目实施：

(1)利用工程思想搭建石头剪刀布游戏的硬件仿真平台

第二课时

(2)使用图形化指令代码编写程序

2、项目拓展：统计人赢的概率；

3、项目展示和交流；

4、项目活动互评

2、重点难点分析

教学重点：

（1）

随机数的定义和运用。

（2）

If语句的灵活使用。

（3）

理解游戏的输赢判断算法。

教学难点：

（1）

点阵图的规范化绘制。

（2）

算法的程序化表达。

（3）

硬件的接线。

四、

教学方法

本教案充分体现了《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》中的基本理念，采用了以学生为中心，基于STEAM的项目学习设置教学内容，以情景导入项目主题，循序渐进，突出自主、合作、探究等学习方法。

注重教学过程中学生的体验，通过游戏来体验学习的乐趣，真正做到从玩中学。 第

2 页

共

10 页

主要教学内容

主要教学方法：讲授法、演示法、任务驱动法、自主学习法、小组探究学习法等。

五、教学环境

硬件：多媒体网络教室、服务器（win2003版）等。

软件：LinkBoy、PowerPoint、自主研发的教学平台等。

六、教学过程

详见下表：

教学环节

教师活动

展示项目情景：浙大对石头剪刀布游戏的研究，引出项目主题。

项目情境3’

学生活动

观看项目情景，导入项目主题：请设计一个石头剪刀布游戏，统计人与机器博弈后的赢面。

设计理念

1、通过浙大对石头剪刀布游戏行为统计模式的研究，引出项目。

2、让学生关注游戏之余，还关注游戏统计的意义。

分解项目主题：

（1）设计一个石头剪刀布游戏；

项目主题3’

（2）统计人的赢面

第一部分是基础部分，要求每位学生完成，第二部分是拓展部分，要求学有余力的学生自主探究完成。

引导学生思考：

1 如何表示电脑出的拳？

2 如何表示人出的拳？

3 如何表示输赢？

4 如何判断输赢？

需求分析9’

2、屏幕上用按钮表示人的石头、剪刀、布，程序里用1，2，3表示

3、用字母点阵图表示，W表示赢，L表示输，P表示打平

4、用if语句判断

给出游戏总纲：

项目规划5’

设计一个与电脑玩的石头剪刀布

游戏，三个按钮分别代表石头、剪刀、布，电脑先显示自己出的细化项目规划如下：

1、电脑随机出拳；

2、按下“石头”按钮，屏幕显示电脑出拳的图形一秒钟后，显示有了需求分析，项目规划就水到渠成了。学生会很容易构建出游戏方案，包括硬件所用到的器材，软件的算法思路等。

边看边思考，形成项目的初步规划，得到问题的答案：

1、屏幕上用点阵图表示电脑出的从问题思考中重点引出本节课的技术要点，让学生有的放矢的学习，将具体的学习目标定位在带着项目主题思考，该如何做。

1、根据项目情景的引入，将项目主题确定为两部分，并把两部分内容定义为递进关系，让课堂张弛有度。

石头、剪刀、布，程序里用1，2，作品的完成时。

3表示，随机出拳

第

3 页

共

10 页

拳，然后判断玩家的输赢。

器材：

三个按钮

一个屏幕（MAX7219）

一块Aduino主板（UNO）

一个延时模块

一个随机数产生器

一个图形显示器

玩家的输赢（W-赢，L-输，P-平）一秒钟；

3、按下“剪刀”按钮，屏幕显示电脑出拳的图形一秒钟后，显示玩家的输赢（W-赢，L-输，P-平）一秒钟；

4、按下“布”按钮，屏幕显示电脑出拳的图形一秒钟后，显示玩家的输赢（W-赢，L-输，P-平）一秒钟；

给出学生自主探究的电子教材：

1、随机数生产器

探究活动15’

2、判断语句

3、 MAX7219屏幕

4、点阵图绘制器

给出学生实施项目的电子教材：

1、硬件搭建图例

项目实施20’

2、程序的初始化

探究技术要领，领会使用方法，绘制出“石头”“剪刀”“布”“W”“L”“P”点阵图形

探究活动是根据项目规划中遇到知识、技能的未知部分进行学习、探究，自主学习是探究活动中最好的学习方式，并学以致用。

开始独立创作项目作品，遇到困难，查看电子教材：

1、

设计电路图，分析算法；

项目实施是学生活动的主题部分。学生在这段时间里将之前学习的知识、技能转化成项目作品，更好的内化知识，升华技能。

3、按下“石头”按钮的算法设计

2、

搭建硬件；

4、按下“剪刀”按钮的算法设计

3、

设计软件；

5、按下“布”按钮的算法设计

4、

仿真测试；

5、

迭代修改。

教师积极巡堂，发现有好的作品、小组内交流展示，展示自己的作好的思路，及时点评表扬；

品思路，并互相点评作品，亮出中肯的观点。

成果交流中，教师尽量找出学生作品的亮点并表扬，让学生感受成功的喜悦。也要适当点出大众化的错误，避免集体出错。

成果交流5’

对最先完成上交到教学平台的学生作品，以窗口广播形式展示给全班学生看，并让该学生谈感受，使他起到示范引领作用。

对学有余力的学生布置拓展题目：请用percent变量显示人的根据题目设计三个变量：

Pwin表示人赢的次数；

Count表示总共玩了几次；

Percent是题目要求的显示赢面百分比。

对比以下语句，找出区别

引导学生关注计算机里“整除”的特殊性，如我们知道三分之二是百分之六十七，但如果在程序里写：2/3*100结果是0，因此必须处理为：2*100/3结果才是67 项目拓展15’

赢面，用百分比表示。引导学生对比：

第

4 页

共

10 页

分发活动评价表格，并回收学生的学习评价。

活动评价5’

学生填写《活动评价表》，自己核算分数。

要求学生及时反馈学习评价给老师，目的是让学生对本项目的知识、技能、方法和情感态度作显性内化。

七、教学反思

本节课是在新课标指导下开展的项目学习模式设计，笔者将STEAM的教育理论与项目学习设计模式相结合，通过课程目标的设计、划分、细化，将科学、技术、工程、艺术、数学各学科的知识和技能有机融合到一个具体项目中，通过具体项目的实施，又将知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三维目标落实到高中信息技术核心素养上，让学生体验数字化学习的魅力，从而培养数字化创新的能力，从中体会到计算思维的重要性，最终升华了信息意识，有效提升学生对数字化现实生活的再认知。

由于新课标下还没配备教材，之前也没有足够的教学经验，因此还存在着一些问题，表现为：

1 尽管老师已经准备了电子教材，但学生没有养成看电子教材的习惯，一定程度上影响了教学，课堂效率有待提高。

2 由于笔者第一次使用项目学习方式与STEAM理论结合开展教学，在使用方法和使用手段上略显不成熟，有待经验的积累。

3 项目作品的构建体现了教师的教学能力。项目作品的设计要尽量满足学生的口味，让学生有一定的生活经验，还要规范作品的边界范围，不能让作品太小，学生没有了创作热情，也不能让作品太大，让学生望而生畏，不敢下手。

第

5 页

共

10 页

附件1：

《用LinkBoy设计石头剪刀布游戏》电子教材

中山市第一中学

信息技术科

赵超鸿

一、随机数产生器

随机数产生器可以产生随机数据，让我们的作品更加丰富多彩。如图1模块在这里：

图1 随机数生产器

随机数产生器具有如下属性：

图2随机数生产器属性

模块拖进来之后，我们首先需要设置随机数的范围，例如我们要得到1到6以内的随机数（包含1和6），那么就把最小值和最大值两个属性分别设置为1和6：

第

6 页

共

10 页

图3设置随机数生产器方法

设置完成之后，我们就可以通过<新数据>属性来获取一个随机数值了，每次使用新数据属性都会得到一个全新的随机数。另外，如果我们得到了一个随机数，希望多次使用这个值，那么可以通过<当前数据>来获取，每次读取这个属性都返回当前的随机数（数值不变），直到使用了<新数据>才会在内部更新<当前数据>。

二、判断语句

图4 if语句

1、if……形式

一般格式：if(表达式) 语句; 语义是：如果表达式的值为真，则执行其后的语句，否则不执行该语句。

2、if……else形式

一般格式：

if(表达式)

第

7 页

共

10 页

语句1;

else

语句2; 语义是：如果表达式的值为真，则执行语句1，否则执行语句2 。语句1和语句2可以是复合语句。

图5 if语句流程图

三、MAX7219屏幕

MAX7219屏幕可以显示8*8的点阵图，每个点阵分别有点亮、熄灭两个状态。如图所示，该屏幕有5根接线。

第

8 页

共

10 页

图6

MAX7219屏幕

图7

MAX7219屏幕属性

四、图形显示器

由于MAX7219屏幕只能对某个点进行操作，不方便图形整体的显示，故需要引入图形显示器，图形显示器以点阵图来显示。

第

9 页

共

10 页

图8

图形显示器

图形显示器与“元素”面板中的“图片”匹配使用。当插入图片后，点击“编辑”按钮，即可自定义点阵图。使用“字模点阵转换器”可以自定义图形。使用方法：

1 鼠标左键绘制像素

2 鼠标滚轮擦除像素

3 鼠标右键整体移动图片

图9

字模点阵转换器

第

10 页

共

10 页